Когда мы изучаем процессы теплопередачи, происходящие в двух телах с разной температурой, мы делаем качественное исследование теплопередачи, которая может происходить при теплопроводности, облучении и конвекция. Однако, когда мы проводим подобные исследования, нас не интересует определение количества тепла, которое передается от одного тела к другому. Затем мы узнаем, как рассчитать количество тепла, участвующего в процессах проводимости и облучения.
Вождение
Тепловой поток между двумя телами
Рассмотрим два тела с разными температурами T1 и т2, будучи T2> Т1. Если мы объединим эти два тела металлическим стержнем однородного сечения A и длины L, произойдет теплопроводность большего тела. температура тела с самой низкой температурой, определяя, что ΔQ - это количество тепла, которое проходит через стержень в заданном диапазоне время t. Отношение количества тепла к временному интервалу называется тепловой поток, который представлен греческой буквой fi (Φ) и математически может быть записан следующим образом:
Если металлический стержень, соединяющий два корпуса, окружен изолятором, проверяется, что через определенное время этот стержень достигает состояния, называемого устойчивое состояние, который характеризуется одинаковым тепловым потоком в любой точке стержня. В результате этого бар достигает температуры, которая постоянна на всем протяжении стержня и не меняется со временем.
Опытным путем можно проверить, что тепловой поток равен:
• Прямо пропорционально площади секции стержня, соединяющей два тела;
• прямо пропорциональна разнице температур между двумя телами;
• Обратно пропорционально длине стержня, соединяющего корпуса.
Объединив эти три проверки и введя константу пропорциональности, мы можем написать следующее математическое уравнение:
Где K - постоянная характеристика материала, из которого состоит стержень, и называется теплопроводность. Чем больше значение этой постоянной, тем больший тепловой поток проводит стержень.
Радиация
Мы знаем, что для передачи тепла путем теплопроводности и конвекции требуется наличие материальной среды. С радиационным процессом происходит обратное, то есть этому процессу не нужны средства для происходит передача тепла между двумя телами, как, например, теплообмен между Солнцем и Земля.
Вообще говоря, когда стекло получает определенное количество лучистой энергии, например, солнечного излучения, тело поглощает часть этого излучения, а остальная часть отражается. Мы знаем, что темные тела обладают способностью поглощать больше лучистой энергии, чем светлые тела.
Рассмотрим тело, внешняя поверхность которого имеет площадь A, и которое излучает через эту область. полное излучение мощностью P, которое представляет собой энергию, излучаемую в единицу времени во всем поверхность. Следующее математическое соотношение называется сиянием или излучательной способностью (R) тела:
Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще кое-что;)
R = P / A
Его единица измерения в Международной системе единиц - Вт / м.2.
Однако в середине 20 века австрийские ученые Я. Стефан и Л. Больцман экспериментально пришел к выводу, что сияние тела пропорционально четвертой степени его температуры в Кельвинах, то есть R = σT4. Где σ называется постоянной Стефана-Больцмана и выполняется при SI σ = 5,67 x 10-8Вт / м2K4. Это было проверено на реальном теле, то есть телах, которые полностью поглощают или отражают все излучение. Когда тело не является реальным, уравнение, описанное Стефаном-Бальцманном, дополняется константой, называемой излучательной способностью, таким образом: R = еσT4. Это Закон Стефана-Больцмана и с его помощью мы можем рассчитать яркость любого тела, зная его температуру и коэффициент излучения.
Марко Аурелио да Силва
Бразильская школьная команда
Термология - Физика - Бразильская школа
Хотели бы вы использовать этот текст в учебе или учебе? Посмотрите:
САНТОС, Марко Аурелио да Силва. «Количественное исследование теплообмена»; Бразильская школа. Доступно в: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/estudo-quantitativo-transferencia-calor.htm. Доступ 27 июня 2021 г.
